Sony Stacked CMOS : une innovation majeure pour les capteurs de smartphones

01 juin 2018 à 15h36
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Sony a annoncé lundi avoir achevé la conception d'un nouveau type de capteur pour smartphone ou assimilé. Baptisé « Stacked CMOS », celui-ci inaugure comme son nom l'indique une structure par empilement, entrainant une amélioration de la densité tout en permettant l'intégration de nouvelles fonctions.

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Capteurs pour smartphones d'ancienne génération

Sur un capteur CMOS rétro-exposé conventionnel, chaque photosite et le circuit électronique qui lui est associé se partagent la couche supérieure du capteur, celle exposé à la lumière. La surface utile est donc réduite et une bonne partie de la lumière est perdue.

Avec la structure que Sony est parvenu à concevoir, les photosites et les circuits électroniques sont empilés les uns sur les autres, ce qui comble d'un coup les lacunes de la structure sus-citée. Non seulement la quasi-totalité de la surface du capteur devient photosensible, mais la surface et le volume (en ajoutant des couches) des circuits électroniques augmente eux aussi considérablement, et l'encombrement total du capteur peut être réduit à définition égale.

Les deux couches sont en outre indépendantes, ce qui facilite l'adoption de nouveaux procédés de fabrication.

L'optimisation de la densité est d'autant plus bienvenue que les capteurs de smartphones ou assimilés (tablettes, caméras de poche, webcams, etc.) sont les plus denses du marché. Or plus la densité est élevée, plus il y a de bruit et moins l'image est propre, en particulier en basse lumière.

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Photosites blancs et vidéo HDR

L'augmentation de la surface utile du « Stacked CMOS » a permis à Sony d'ajouter des photosites blancs, ou plutôt transparents, à l'habituel trio de photosites à filtres RVB (rouge vert bleu). À défaut de percevoir la couleur, ces nouveaux photosites reçoivent plus de lumière que leurs voisins, qu'ils épaulent pour améliorer la sensibilité.

Sur le plan électronique d'autre part, l'augmentation de la puissance de traitement a permis la conception de la fonction « HDR Movie », qui améliore comme son nom l'indique la dynamique en vidéo, en capturant deux expositions différentes, une possibilité jusqu'à présent réservée à la photo. L'histoire ne dit pas si le capteur fait deux expositions complètes dans l'intervalle d'une trame ou s'il répartit les deux mesures entre les photosites d'une même exposition.


Sony prépare donc trois capteurs « Stacked CMOS » pour smartphones et assimilés :
  • un premier modèle sans RGBW ni vidéo HDR de 1/4 pouce à 8 millions de pixels pour le mois de mars
  • puis un modèle complet de 1/3,06 pouce à 13 millions de pixels pour le mois de juin
  • et enfin la variante complète du premier pour le mois d'aout
Ces dates sont celles de la livraison des premiers échantillons, celles de l'entrée en production de masse n'étant pas communiquée. Il sera donc sans doute trop tard pour le successeur de l'iPhone 4S, qui est équipé d'un capteur Sony.

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